Трехстабильный счетный триггер

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и системах управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается за счет введения мультиплексоров 8, 9, 10, установочных шин 22, 23 и использования в качестве трехвходовых логических элементов - элементов ИЛИ-НЕ 1, 2, 3, а в качестве двухвходового логического элемента - элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6. Устройство также содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, 5, элемент И-НЕ 7, резисторы 11, 12, конденсатор 13, диоды 14, 15, шины 16, 17 питания, входную шину 18 и выходные шины 19, 20, 21. Троичный счетный триггер функционирует как в счетном режиме, так и в режиме установки необходимого состояния по двум установочных шинам 22, 23. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем организации входов установки исходного состояния. На чертеже приведена схема трехстабильного счетного триггера. Трехстабильный счетный триггер содержит первый, второй и третий трехвходовые элементы ИЛИ-НЕ 1, 2, 3, первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, 5, 6, элемент И-НЕ 7, первый, второй и третий мультиплексоры 8, 9, 10, первый и второй резисторы 11, 12, конденсатор 13, первый и второй диоды 14, 15, первую и вторую шины 16, 17 питания, входную шину 18, первую, вторую и третью выходные шины 19, 20, 21, первую и вторую установочные шины 22, 23. В качестве первой шины 16 питания используется шина питания микросхем, в качестве второй шины 17 питания общая шина. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 1, 2, 3 соединены соответственно с выходными шинами 19, 20, 21, соединены соответственно с первыми входами элементов И И-НЕ 2, 3, 1 и соединены соответственно со вторыми входами элементов ИЛИ-НЕ 3, 1, 2. Третьи входы элементов ИЛИ-НЕ 1, 3 соединены с выходами соответственно мультиплексоров 8, 9 и соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ 2 первым входом и элемента И-НЕ 7, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 1, а выход с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, выход которого соединен с прямым входом мультиплексора 10, инверсный вход которого соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и с выходом элемента ИЛИ-НЕ 2. Выход элемента ИЛИ-НЕ 1 соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5. Входная шина 18 соединена с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и с управляющими входами мультиплексоров 8, 9, 10. Выход мультиплексора 10 через резистор 11 соединен с прямым входом мультиплексора 8 и с первой обкладкой конденсатора 13, вторая обкладка которого соединена с прямым входом мультиплексора 9, с анодом диода 14, катодом диода 15 и через резистор 12 с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, катод диода 14 и анод диода 15 соединены соответственно с шиной 16 питания и общей шиной 17. Инверсные входы мультиплексоров 8 и 9 соединены соответственно с установочными шинами 22 и 23. Элементы ИЛИ-НЕ 1, 2, 3 выполнены на микросхеме 564 ЛЕ10, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, 5, 6 на микросхеме 564 ЛП2, элемент И-НЕ 7 на микросхеме 564ЛА2, мультиплексоры 8, 9, 10 на микросхеме 564 ЛС1. В качестве диодов 14, 15 использованы диоды входной защитной цепи мультиплексора 9. В качестве резистора 11 использован резистор типа C2-33H-0, 125-10 кОм±5% в качестве резистора 12 резистор типа C2-33H-O, 125-100 кОм±5% в качестве конденсатора 13 конденсатор типа К10-17с-а-Н560-6800 пф-В. Сопротивление резистора 11 при построении триггера на основе КМОП интегральных схем должно быть меньше сопротивления резистора 12 не менее чем в 2,4 раза. При этом учтено, что порог срабатывания КМОП логических элементов лежит в диапазоне (0,3 0,7)E, где E напряжение питания. Элементы ИЛИ-НЕ 1,2,3, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4,5,6, элемент И-НЕ 7 мультиплексоры 8,9,10 могут быть выполнены на КМОП микросхемах других серий, например К176, К561. В качестве диодов 14, 15 могут использоваться диоды 2Д510А 2Д522Б и другие, в качестве резисторов 11, 12 резисторы типа С2-23 и другие, в качестве конденсатора 13 конденсаторы типа К0м, К10-47 и другие неполярные конденсаторы. Трехстабильный счетный триггер работает следующим образом. В исходном состоянии конденсатор 13 разряжен. На входной шине 18 присутствует уровень логического "0". При этом на выходе мультиплексоров 8, 9, 10 поступают сигналы с их прямых входов. Поскольку конденсатор 13 разряжен, то уровни напряжения на прямых входах мультиплексоров 8, 9, а следовательно, на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 одинаковы. Поэтому на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 присутствует уровень логического "0", удерживающий элемент И-НЕ 7 в состоянии логической "1", При этом на первый вход уровень логической "1", и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 инвертирует сигнал, поступающий на его второй вход с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2. Если на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 присутствует уровень логического "0", то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 формируется уровень логической "1", который поступает на выход мультиплексора 10. Поскольку сопротивление резистора 11 много меньше сопротивления резистора 12, то при разряженном конденсаторе 13 уровни напряжения на прямых входах мультиплексоров 8 и 9 определяются уровнем напряжения на выходе мультиплексора 10. Уровень логической "1" с выхода мультиплексора 10 через мультиплексоры 8 и 9 поступает на третьи входы элементов ИЛИ-НЕ 1, 3, устанавливая их в состояние логического "0". При этом на входах элемента ИЛИ-НЕ 2 формируются уровни логического "0". Элемент ИЛИ-НЕ 2 переходит в состояние логической "1". Уровень логической "1" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2 поступает на соответствующие входы элементов ИЛИ-НЕ 1, 3, удерживая их в состоянии логического "0". На выходных шинах 19, 20, 21 устанавливается состояние "010". Установка другого состояния при разряженном конденсаторе 13 исключена схемными мерами. Уровень логической "1" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2 поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, переводя его в состояние логического "0". При этом на выходе мультиплексора 10 устанавливается уровень логического "0". Поскольку на первом входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 присутствует уровень логического "0" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 1, то уровень логического "0" присутствует и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5. Конденсатор поддерживается в разряженном состоянии. Триггер находится в исходном состоянии. На установочных шинах 22 и 23 присутствует уровень логической "1". При поступлении на шину 18 первого счетного импульса в виде уровня логической "1" на выходы мультиплексоров 8, 9, 10 подключаются их инверсные входы. При этом на выходах мультиплексоров 8 и 9 сохраняется уровень логического "0" вследствие наличия уровня логической "1" на установочных шинах 22 и 23. На выходе мультиплексоров 10 также сохраняется уровень логического "0" вследствие наличия на его инверсном входе уровня логической "1" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2. При поступлении счетного импульса элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 переводится в режим инвертирования уровня логического "0", поступающего на его первый вход с выхода элемента ИЛИ-НЕ 1. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 устанавливается уровень логической "1". Конденсатор 13 начинает заряжаться уровнем логической "1" с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 через резисторы 12, 11 на выход мультиплексора 10. По мере заряда конденсатора 13 повышается уровень напряжения на прямом выходе мультиплексора 9. После заряда конденсатора 13 счетный импульс заканчивается, на входной шине 18 устанавливается уровень логического "0". При этом на выходы мультиплексоров 8, 9, 10 проходят сигналы с их прямых входов. За счет напряжения на заряженном конденсаторе 13 на прямом входе мультиплексоров 8 будет поддерживаться уровень логического "0", а на прямом входе мультиплексора 9 уровень логической "1", независимо от уровня напряжения на выходе мультиплексора 10. Если на выходе мультиплексора 10 присутствует уровень логического "0", то разряд конденсатора 13 через резистор 11 не происходит. Если на выходе мультиплексора 10 присутствует уровень логической "1", то конденсатор начинает разряжаться уровнем логической "1" с выхода мультиплексора 10 через резистор 11 и диод 14 на шину 16 питания. В обоих случаях уровни напряжения на прямых входах мультиплексоров 8 и 9 определяется конденсатором 13. Уровень логической "1" через мультиплексор 9 поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 и на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 3, устанавливая его в состояние логического "0". Уровень логического "0" через мультиплексор 8 поступает на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 1 и первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 устанавливается уровень логической "1", который поступает на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 2, устанавливая его в состояние логического "0", что вызывает установку последнего в состояние логической "1". На выходных шинах 19, 20, 21 устанавливается состояние "100". Уровень логической "1" с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 поступает на первый вход элемента И-НЕ 7, на второй вход которого поступает уровень логической "1" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 1. Элемент И-НЕ 7 переводится в состояние логического "0". Уровень логического "0" с выхода элемента И-НЕ 7 поступает на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, на второй вход которого поступает уровень логического "0" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 02. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 устанавливается уровень логического "0", который поступает на выход мультиплексора 10. На втором входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 присутствует уровень логического "0" с входной шины 18, а на первом входе -уровень логической "1" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 1. Следовательно, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 присутствует уровень логической "1", поддерживающий конденсатор 13 в заряженном состоянии. При поступлении на шину 18 второго счетного импульса на третьих входах элементов ИЛИ-НЕ 1, 2, 3 устанавливается уровень логического "0", состояние указанных элементов не изменяется. На выходе мультиплексора 10 устанавливается уровень логической "1" определяемый уровнем логического "0", поступающим с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 устанавливается уровень логического "0", определяемый уровнем логической "1", поступающим на его первый вход с выхода элемента ИЛИ-НЕ 1. Конденсатор 13 начинает перезаряжаться уровнем логической "1" с выхода мультиплексора 10 через резистор 11 и параллельно соединенные резистор 12 и диод 14. При этом в начальный момент основная часть тока перезаряда конденсатора 13 протекает через диод 14 на шину 16 питания. После разряда конденсатора 13 его перезаряд продолжается только через резистор 12 на выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5. После перезаряда конденсатора 13 на прямом входе мультиплексора 9 устанавливается уровень логического "0", а на прямом входе мультиплексора 8 - уровень логической "1", которые могут сохраняться в течение определенного времени за счет запоминающих свойств конденсатора 13 и наличия диода 15, независимо от состояния элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и мультиплексора 10. После окончания счетного импульса указанные уровни напряжения поступают на выходы мультиплексора 9 и 8 и вызывают установку элементов ИЛИ-НЕ 1, 2 в состояние логического "0", а элемента ИЛИ-НЕ 3 в состояние логической "1". На выходных шинах 19, 20, 21 устанавливается состояние "001". Элемент И-НЕ 7 устанавливается в состояние логической "1" уровнем логического "0" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 1, а элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 устанавливается в состояние логической "1" за счет наличия уровня логического "0" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2. Уровень логической "1" с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 поступает на выход мультиплексора 10. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 удерживается в состоянии логического "0", Следовательно, конденсатор 13 поддерживается в заряженном состоянии. При поступлении третьего счетного импульса на выходе мультиплексора 10 сохраняется уровень логической "1" а элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 переключается в состояние логической "1". Конденсатор 13 начинает разряжаться через резисторы 11, 12, ток разряда определяется сопротивлением резистора 12. После разряда конденсатора 13 счетный импульс заканчивается. Устройство устанавливается в исходное состояние. На выходных шинах 19, 20, 21 устанавливается состояние "010". Для установки трехстабильного счетного триггера в нужное состояние по установочным шинам 22, 23 необходимо во время счетного импульса подать на установочные шины 22, 23 соответствующие уровни напряжения. При подаче на установочные шины 22, 23 сигналов "10" на выходных шинах 19, 20, 21 установится состояние "100". При этом конденсатор 13 зарядится уровнем логической "1" с выхода мультиплексора 10. Поэтому на выходных шинах 19, 20, 21 установится состояние "001". При подаче на установочные шины 22, 23 сигналов "01", во время счетного импульса на выходных шинах 19, 20, 21 установится состояние "001", а после окончания счетного импульса состояние "010", так как конденсатор 13 разрядится во время счетного импульса. При подаче на шины 22, 23 сигналов "00" во время счетного импульса на шинах 19, 20, 21 установится состояние "010", а после окончания счетного импульса состояние "100". Таким образом, описание работы подтверждает нормальное функционирование трехстабильного счетного триггера как в счетном режиме, так и в режиме установки необходимого состояния. При этом достигнуто расширение функциональных возможностей путем введения возможности установки любого исходного состояния в составе счетных устройств и устройств памяти, а также оперативного изменения их состояния, и записи информации, поступающей в параллельном троичном коде. Расширение функциональных возможностей достигнуто за счет изменения способов управления состоянием запоминающего элемента на основе конденсатора и состоянием трехстабильной триггерной ячейки на основе трехвходовых элементов ИЛИ-НЕ. Расширение функциональных возможностей достигнуто практически без усложнения устройств при сохранении помехоустойчивости.

Формула изобретения

Трехстабильный счетный триггер, содержащий три трехвходовых элемента, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, двухвходовый элемент И НЕ, двухвходовый логический элемент, два резистора, конденсатор, два диода, две шины питания, входную и три выходные шины, при этом выходы первого, второго и третьего трехвходовых логических элементов соединены соответственно с первой, второй и третьей выходными шинами, соединены соответственно с первыми входами второго, третьего и первого трехвходовых логических элементов и соединены соответственно с вторыми входами третьего, первого и второго трехвходовых логических элементов, третьи входы первого и третьего трехвходовых логических элементов соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом двухвходового элемента И НЕ, выход которого соединен с первым входом двухвходового логического элемента, первый вывод первого резистора соединен с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого диода, катодом второго диода и через второй резистор с выходом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого трехвходового логического элемента, катод первого и анод второго диодов соединены соответственно с первой и второй шинами питания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены три мультиплексора и две установочные шины, трехвходовые логические элементы выполнены в виде элементов ИЛИ НЕ, а двухвходовой логический элемент в виде третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем третий вход второго элемента ИЛИ НЕ соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго мультиплексоров, прямые входы которых соединены соответственно с первой и второй обкладками конденсатора, инверсные входы с соответствующими установочными шинами, а управляющие входы с входной шиной, с управляющим входом третьего мультиплексора и с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первая выходная шина соединена с вторым входом элемента И НЕ, а вторая выходная шина с инверсным входом третьего мультиплексора и с вторым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с прямым входом третьего мультиплексора, выход которого подключен к второму выводу первого резистора.